HIDROLISA ENZIMATIK PADA CRUDE PALM OIL PENENTUAN KONDISI OPERASI, PERMODELAN, DAN PENENTUAN KOEFISIEN KAPASITAS

  

HIDROLISA ENZIMATIK PADA CRUDE PALM OIL

PENENTUAN KONDISI OPERASI, PERMODELAN,

DAN PENENTUAN KOEFISIEN KAPASITAS

  

Syaiful, Wella Hekmuseta, Amrina Hoesadha

  Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

  

Abstrak

Peningkatan nilai guna dan nilai ekonomis dari pengolahan kelapa sawit lebih lanjut berupa

produk-produk oleokimia. Dalam penelitian ini proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak mengunakan

fariasi temperatur,agitasi,waktu,dan jumlah enzim yang digunakan. Penelitian ini bertujuan mendapatakan

informasi mengenai faktor yang mempengaruhi kondisi operasi,persen hidrolisa,serta permodelan

matematika yang menghubungkan fariabel-fariabel yang digunakan dengan persen hidrolisa. Hasil penelitian

menunjukan suhu optimum yang diperoleh untuk hidrolisis 40 C,semakian tinggi kecepatan

pengadukan,maka daerah luar antar fase akan lebih besar yang memperbesar peluang enzim dan subtrat

untuk bersatu lebih besar. Pengaruh konsetrasi enzim sangat berpengaruh pada massa subrat yang akan

dihidrolisa.

  Kata Kunci: Hidrolisa Enzimatik, Hidrolisa, Permodelan

I. PENDAHULUAN

  Kelapa sawit merupakan komoditi nonmigas dengan kuantitas produksi terbesar di Indonesia. Produksi kelapa sawit mengalami peningkatan setiap tahunnya, sehingga saat ini menempati peringkat kedua di dunia. Hal ini memberikan dampak positif yang sangat berarti bagi perekonomian Indonesia, jika peningkatan tersebut diikuti dengan peningkatan nilai ekonomis melalui peningkatan nilai daya guna sehingga menghasilkan produk bernilai jual tinggi. Untuk itu sudah selayaknya perlu diupayakan kajian teknologi yang tepat, cepat, dan dengan tingkat konversi yang tinggi. Alternatif yang dapat dikembangkan untuk menyiasati masalah di atas salah satunya adalah dengan pengolahan kelapa sawit lebih lanjut menjadi produk-produk oleokimia.

  Produksi oleokimia yang telah dilakukan dalam industri oleokimia adalah melalui proses termik (menggunakan suhu 250°C dan tekanan sekitar 50 atm), yaitu melalui proses pemecahan lemak (fat splitting), esterifikasi, transesterifikasi, dan hidrogenasi. Proses tersebut memerlukan energi yang tinggi, investasi peralatan yang mahal, serta mutu produk yang dihasilkan tidak terlalu baik.

  Alternatif lain untuk proses termik tersebut adalah reaksi enzimatik yang memanfaatkan enzim lipase dari mikroorganisme sebagai biokatalisator bagi reaksi penguraian minyak atau lemak. Lemak dihidrolisis menjadi gliserin dan asam-asam lemak murni, dimana asam lemak hasil hidrolisis difraksinasi dengan cara destilasi. Adapun kelebihan dari proses enzimatik ini adalah tidak diperlukannya energi tinggi, dan investasi peralatan tidak mahal. Dewasa ini penggunaan enzim sebagai biokatalis dalam proses industri telah banyak dikomersilkan karena tidak diperlukan energi tinggi, investasi peralatan tidak mahal, lebih aman terhadap lingkungan dan produk yang dihasilkan lebih baik mutunya.

  II. TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Crude Palm Oil

  Minyak sawit (crude palm oil) adalah salah satu jenis trigliserida yang banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan gliserin dan fatty acid, disamping minyak sawit inti (crude palm hemel oil) dan minyak kelapa kopra (crude coconut oil). Masing-masing trigliserida memiliki spesifikasi yang berbeda dan dapat dipilih sebagai bahan baku sesuai dengan produk asam lemak yang ingin dihasilkan.

  2.2 Enzim Lipase

  Menurut Judoamidjojo et al (1989), enzim merupakan katalis biologis yang dapat melaksanakan berbagai konversi kimia. Enzim adalah yang tersusun atas HCl 0,5 N

  Alcohol 97% 6)

  1.

  A. Tahap Persiapan Tahap Persiapan dimulai dengan menghitung densitas bahan. Piknometer dibersihkan kemudian dipanaskan dalam oven selama 1 jam pada suhu 100

  o

  C setelah didinginkan dalam desikator selama 15 menit piknometer ini ditimbang. Bahan dimasukkan dalam piknometer dalam hal ini bahan tersebut adalah CPO. Kemudian ditimbang beratnya.

  B. Tahap Percobaan

  a) Prosedur kerja untuk hidrolisis tanpa enzim (t=0).

  1.

  10 ml CPO dimasukan ke dalam erlenmeyer, tambahkan 30 ml air.

  2. Sampel harus diaduk merata dan dalam keadaan cair. Tambahkan alkohol dengan perbandingan 50 ml akohol panas untuk 28,2 gram minyak dan 2 ml indikator phenolphthalein.

  3. Titrasi dengan KOH 0,081 N atau konsntrasi yang telah ditentukan.

  b) Prosedur kerja untuk hidrolisis dengan enzim.

  10 ml CPO dimasukan ke dalam erlenmeyer, tambahkan 30 ml air dan 10 ml larutan enzim.

• Enzim terlarut atau free enzyme

  2. Campuran tadi dishaker dengan kecepatan ω rpm di dalam waterbatch

• Enzim tak gerak atau immobilized enzyme

  shaker dengan temperature T (°C) dan selama t jam.

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

  3. Untuk menjaga reaksi tetap kekanan maka dilakukan penambahan air 1 ml setiap 1 jam

3.1.1 Alat

  c) Prosedur kerja untuk pelarutan enzim 1.

  Panaskan air sampai mencapai suhu 40 - 50 ˚C 2. Larutkan sejumlah enzim pada air lalu aduk hingga seluruh enzim larut.

  d) Prosedur Analisa Hasil 1.

  Persen Hidrolisis atau Konversi fraksional (fennyy subarkah, hal 68) Persen Hidrolisis didasarkan oleh jumlah asam lemak bebas yang terbentuk selama reaksi hidrolisis berlangsung.

  2. Angka penyabunan Langkah analisanya :

  Indikator PP 5)

  Minyak kelapa sawit 4)

  1) Buret, statif, klem

  24 Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 17, Januari 2010 serangkaian asam amino dalam komposisi yang teratur dan tetap.

  Lipase merupakan kelompok enzim yang secara umum berfungsi dalam hidrolisis lemak, mono-, di-, dan trigliserida untuk menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol

  

  . Lipase berfungsi pada interfase air dan minyak untuk menghidrolisa lemak menjadi

  fatty acid . Enzim ini juga digunakan dalam hidrolisis

  triasilgliserol (TAG) menghasilkan diasilgliserol (DAG) dan asam lemak bebas

  

  . DAG adalah ester gliserol dengan dua molekul asam lemak. DAG digunakan sebagai bahan pengemulsi dan penstabil produk-produk makanan, kosmetik,dan farmasi. Lipase terbukti dapat digunakan sebagai biokatalis untuk meningkatkan kualitas crude palm oil (CPO).

  Metode penggunaan enzim dalam industri secara umum terbagi dua :

  2) Erlenmeyer 50 ml, 200 ml

  KOH 3)

  3) Beker gelas 10 ml

  4) Pipet tetes , pipet ukur

  5) Gelas ukur 100 ml, 50ml

  6) Water batch shaker

  7) Neraca analitis

  8) Waterbath

  9) Stirrer

  10) Piknometer

  3.1.1 Bahan 1)

  Aquadest 2)

• Minyak ditimbang 1,5 -5 gram di dalam erlenmeyer
• Tambahkan 50 ml KOH 0,5 N kemudian didihkan sampai minyak tersabun secara sempurna (30 menit) ditandai dengan tidak terlihatnya butir–butir minyak didalam larutan.
• Titrasi dengan HCl 0,5 N dan tambahkan indikator PP. titik titrasi ditandai dengan tepat hilangnya warna merah muda misalnya ts ml.
• Dibuat perlakuan blanko, KOH mula–mula yang digunakan dalam

3.2 Prosedur Penelitian

  reaksi penyabunan. Misalnya tb ml.

3. Angka Asam

  Langkah analisanya : Minyak sebanyak 10 – 20 gr ditambahkan 50 ml alkohol netral 95%.

  Kemudian dipanaskan selama 10 menit sambil diaduk di penangas air. Dinginkan, kemudian titarsi dengan KOH 0,1 N dengan menggunakan indikator PP sampai tepat warna merah jambu.

  57,25 %p sementara 200 rpm tercapai hingga 63,88 %. Hal ini menunjukan bahwa Persen Hidrolisa terbaik berada pada kecepatan agitasi 300 rpm. yaitu daerah antar fase,yang merupakan daerah dimana lipase bekerja. Semakin tinggi kecepatan pengadukan,maka dihasilkan daerah luas antar fase yang lebih besar

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  40 C,50

  C. Temperatur optimum untuk reaksi hidrolisa enzimatik adalah 40 ˚C. Hal ini sesuai dengan titik leleh CPO yaitu 32,3 ˚C – 39,0 ˚C (Int. Dept. Palm Oil Proc. Malaysia Int Sym. Palm Oil Proses Mark 291-297),dimana pada suhu tersebut CPO meleleh sehingga reaksi hidrrolisa enzimatik berada pada kondisi yang lebih homogen dan banyak produk yang terbentuk.

  C,

  4.2 Pengaruh Kecepatan Agitasi

  Pengaruh kecepatan agitasi ini dipelajari pada 3 taraf kecepatan pengadukan yaitu 100.200 dan 300 rpm pada suhu,massa enzim dan waktu hidrolisa yang sama. Kecepatan pengadukan ini dapat mempengaruhi %hidrolisa secara teori. Kecepatan 300 hidrolisanya berkisar pada 31,86 % - 84,15 %,pada 100 rpm persen hidrolisa maksimum tercapai

  Variasi temperatur yng digunakan 30

  4.3 Pengaruh Konsentrasi Enzim terhadap Parameter Kinetika

  Bila dikaitkan dengan Fenomena di atas,bahwa semakin sedikit konsentrasi enzim,maka kemungkinan substrat untuk terikat dengan enzim semakin kecil,begitu pula sebaliknya.

  Pada penambahan enzim dengan konsentrasi 0,09 gr,ternyata tidak memberikan kenaikan % hidrolisis,bahkan menurun dibandingkan dengan massa enzim 0,06 gr. Hal ini berarti bahwa penambahan konsentrasi enzim diatas 0,06 gr tidak efektif lagi. Karena pada konsentrasi tersebut,jumlah enzim telah mencukupi. Fenomena ini dapat diperjelas dengan melihat laju awal hidrolisis terhadap konsentrasi enzim pada grafik.

  4.1 Pengaruh Temperatur

  Konsentrasi maksimum asam lemak dapat dilihat pada saat kesetimbangan yaitu 8 jam. Pengaruh temperatur akan terlihat jelas pada setiap selang waktu terutama saat kesetimbangan. koefisien perpindahan massa (KL) dan koefisien kapasitas (KL.a)

  4. Semakin lama waktu hidrolisis maka akan semakin banyak produk asam lemak yang dihasilkan karena reaksi semakin mendekati kesetimbanagan.

  5. Sebagai katalis massa enzim sangat berpengaruh pada laju reaksi, karena semakin tinggi jumlah substrat maka akan semakin cepat reaksi mencapai kecepatan yang tetap.

  6. Model matematika yang mempelajari hubungan waktu, laju kecepatan reaksi, dan koefisien kapasitas terhadap konsentrasi produk adalah :

  t k a α − ( − ) _L

  1 − C e

  A ( ) ∗ C =

  A t k a α − ( − ) _L

  2 − e

  5.2 Saran 1.

  Penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan reaksi enzimatik, diharapkan meneliti pengaruh ratio pemakaian substrta terhadap massa enzim yang

4.4 Waktu Hidrolisa

  digunakan Waktu atau lamanya hidrolisa amat penting 2.

  Penelitian selanjutnya diharapkan dapat untuk dipelajari,karena pada suatu reaksi kimia akan menghitung laju reaksi dengan persamaan sangat diinginkan pencapaian produk sebanyak michaelis menten mungkin namun dengan waktu yang seminimum

  3. Disarankan melanjutkan penelitian ini mungkin. dengan permodelan yang sama namun

  Pada kenyataannya waktu 8 jam belum cukup dengan menggunakan metode imobilisasi untuk mencapai kesetimbangan,karena pada enzim. penelitian ini % hidrolisa tertinggi sebesar 87,339 % secara teori dan 84,15 % pada percobaan yaitu

  VI. DAFTAR PUSTAKA pada suhu 40 ˚C,300 rpm dan massa enzim 0,06 gr.

  Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan

V. KESIMPULAN DAN SARAN

  Energi, 2006. Ketersediaan Energi Fosil

5.1 Kesimpulan di Indonesia. Jakarta.

  Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini Edo Sumarendra, Roy Hendroko. 2006. antara lain:

  Menghasilkan Biodiesel Murah . Jakarta : 1.

  Suhu optimum untuk hidrolisa adalah 40 ˚C.

  Agromedia Dimana pada suhu tersebut CPO melelh Erliza Hambali, Siti Mujdalipah ,dkk. 2007. sehingga reaksi hidrolisa enzimatik berada pada Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia. kondisi yang lebih homogeny dan produk yang

  Griffin, R.C.1955. Technical Method of yang banyak terbentuk

  Analysis, Second Edition. Mc.Graw Hill 2.

  Semakin tinggi maka nilai DAB semakin Book Company. Inc New York bertambah. Namun kenaikan temperature dapat

  Groggins. Unit Process in Organic Synthesis, menurunkan nilai Schmidt number, hal ini

  Fifth Edition. Mc.Graw Hill Book

  disebabkan oleh turunnya harga viskositas Company, New York. minyak.

  Indartono, Y.S. “Mengenal Biodiesel : 3. Semakin tinggi kecepatan agitasi maka harga Karakteristik Produksi”, http : // www.

  Reynold number semakin bertambah. indeni.org

  Berdasakan persamaan dan kenaikan harga kecepatan agitasi akan berbanding lurus dengan

  26 Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 17, Januari 2010

  Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan lemak Pangan. Jakarta : Universitas Indonesia. Levenspiel, Octave.1972. Chemical Reaction

  Engineering, Second Edition. John Wiley and Sons. Inc Oregon.

  Mulyantara, Tri dan Koes Sulistiadji.2006. Biodiesel, Bahan Bakar Campuran Ramah Lingkungan. 2006. Pasaribu, Nurhida 2004. Minyak Buah Kelapa Sawit dalam www. Article.co.id